题目内容
如图所示,完全相同的金属板P、Q带等量异种电荷,用绝缘杆将其连成一平行正对的装置,放在绝缘水平面上,其总质量为M,两板间距为d,板长为2d,在P板中央位置处有一小孔.一质量为m、电量为+q的质点,从某一高度下落通过小孔后进入PQ,恰能匀速运动.外部的电场可忽略,板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g,求:
(1).PQ间电场强度的大小及电势差;
(2).粒子匀速运动过程中,装置对绝缘水平面的压力;
(3).现给PQ间再加一垂直纸面向里、磁感应强度B的匀强磁场,要使粒子进入PQ后不碰板飞出,则粒子应距P板多高处自由下落?
解:
(1)因小球受力平衡,
( 2分)
得:
(2分)
电势差
(2分)
(2) 进入PQ后小球受到向上大小等于mg的电场力,地面对装置的支持力
N2=Mg+mg. (3分)
根据牛顿第三定律可得PQ对地的压力
N2*=Mg+mg.(1分)
(3)当下落高度较低时,依题意得:
(1分)
根据
(1分)
得
(1分)
又因为
( 1分) 得
(1分)
当下落高度较高时,有
(1分),同理可得
(1分)
所以小球应距P板在
释放(1分)
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